羅新軍，徐舜堯

（1.中通服咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 南京 210019；2.中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)廣東有限公司中山分公司，廣東 中山 528403）

1 概 述

后TD-LTE時(shí)代的規(guī)模建網(wǎng)基本完成，形成了基于宏微結(jié)合的整體立體網(wǎng)絡(luò)。TD-LTE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的高速增長(zhǎng)等，對(duì)網(wǎng)絡(luò)健康度指標(biāo)提出了更高要求，需加速對(duì)TD-LTE無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)；國(guó)家對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)提速降費(fèi)戰(zhàn)略的提出，對(duì)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與運(yùn)維的降本增效提出了更高要求；TD-LTE使用頻段相對(duì)高，站點(diǎn)密集，需要大量的機(jī)房、電源、電池及相關(guān)配套資源，投資大；C-RAN具有集中化、協(xié)作化、云化、節(jié)能等特點(diǎn)，利于節(jié)省網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本、加快建設(shè)進(jìn)度，可有效解決目前TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)面臨的困難[1]。C-RAN組網(wǎng)模式的BBU集中也帶來(lái)了網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)钠款i，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)纖芯資源需求大。C-RAN傳輸解決方案特別是接入網(wǎng)，成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。

2 C-RAN技術(shù)特點(diǎn)及挑戰(zhàn)

C-RAN具有鮮明的技術(shù)特點(diǎn)，采用BBU集中式放置，RRU側(cè)無(wú)需新建站點(diǎn)或租賃機(jī)房，大大減少了機(jī)房數(shù)量，可節(jié)約大量租借或購(gòu)買(mǎi)站址資源的成本，降低投資。在BBU及其配套的投資中，C-RAN可以實(shí)現(xiàn)配套資源共享，如GPS、傳輸?shù)扰涮踪Y源。機(jī)房及機(jī)房配套投資一般占總建設(shè)投資的60%以上[2]，C-RAN能夠顯著節(jié)省其投資；通過(guò)減少機(jī)房及配套數(shù)目，縮短建網(wǎng)周期，從而控制運(yùn)營(yíng)和維護(hù)的開(kāi)銷(xiāo)。

C-RAN組網(wǎng)模式與傳統(tǒng)分布式接入系統(tǒng)（D-RAN）相比，在機(jī)房、光纖等關(guān)鍵資源需求方面也存在一些苛刻要求，具體對(duì)比分析如表1所示。

表1 機(jī)房和光纖關(guān)鍵資源需求方面的對(duì)比分析

可知，C-RAN組網(wǎng)建設(shè)方案需特別考慮機(jī)房、光纖等因素。C-RAN組網(wǎng)下RRU采用拉遠(yuǎn)建設(shè)，對(duì)光纖資源提出了高要求，是C-RAN建設(shè)面臨的重大挑戰(zhàn)。

3 C-RAN傳輸解決方案

光纖資源是C-RAN建設(shè)面臨的首要挑戰(zhàn)，傳輸解決方案是C-RAN建設(shè)的關(guān)鍵。隨著技術(shù)的發(fā)展，涌現(xiàn)了多種C-RAN傳輸解決方案。

3.1 光纖直驅(qū)方式

光纖直驅(qū)方式下，每個(gè)站點(diǎn)RRU到BBU采用獨(dú)立光纜直接相連的方案，方案簡(jiǎn)單，可靠性高，對(duì)裸纖資源需求大，成本高，施工、維護(hù)困難，適于光纖資源豐富的地區(qū)或者小規(guī)模C-RAN匯聚。

光纖直驅(qū)方式結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

隨著單芯雙向光模塊的推廣應(yīng)用，光纖直驅(qū)方案適當(dāng)演進(jìn)，可大大節(jié)約光纖。通過(guò)在RRU和BBU側(cè)更換單芯雙向光模塊，RRU與BBU之間通過(guò)較少光纖即可滿(mǎn)足數(shù)據(jù)傳輸要求，相比普通光模塊之間減少了一半光纖需求，結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖1 光纖直驅(qū)方案結(jié)構(gòu)圖

圖2 單芯雙向光纖直驅(qū)方案結(jié)構(gòu)圖

3.2 彩光直驅(qū)方式

彩光直驅(qū)方式采用WDM技術(shù)[3]，將不同的傳輸電路采用不同的波長(zhǎng)（形成彩光）合路到一根光纖中傳輸。RRU和BBU均采用彩光光模塊，通過(guò)光纖分別接入本地波分復(fù)用器OMD（Optical Mux/DemuxDevice）。OMD和彩光模塊負(fù)責(zé)完成多路合波和分波，OMD之間采用1根光纖連接單纖雙向?qū)崿F(xiàn)拉遠(yuǎn)，可大大節(jié)省光纖資源，部署成本低，可靠性高，適于多數(shù)場(chǎng)景下的C-RAN建設(shè)。當(dāng)C-RAN組網(wǎng)下的RRU數(shù)量很多時(shí)，需要的OMD模塊及光纖多，成本相對(duì)較高，其應(yīng)用需考慮成本因素。同時(shí)，OMD之間光傳輸鏈路對(duì)系統(tǒng)影響大，可靠性要求高，需做好光路備份。

彩光直驅(qū)方式星型組網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

圖3 彩光直驅(qū)方案星型組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

采用彩光直驅(qū)方案，其配置原則如表2所示。

表2 彩光直驅(qū)方案配置表

對(duì)于高速公路、高鐵、隧道等場(chǎng)景覆蓋，彩光直驅(qū)方式的組網(wǎng)架構(gòu)可以采用總線(xiàn)型組網(wǎng)方案[4]，如圖4所示。

圖4 彩光復(fù)用方案總線(xiàn)組網(wǎng)示意圖

利用無(wú)源彩光復(fù)用方案，可以用1芯纖芯解決BBU回程網(wǎng)傳輸問(wèn)題，方案如圖5所示。

圖5 彩光復(fù)用回程方案示意圖

3.3 遠(yuǎn)端匯聚方式

遠(yuǎn)端匯聚方式通過(guò)在RRU側(cè)部署RBM（RRU Bridge Module）用以匯聚光纖，并通過(guò)RBM配置的大帶寬接口與BBU相連，滿(mǎn)足大容量場(chǎng)景需求，以匯聚大數(shù)量RRU，施工簡(jiǎn)單，需要的光纖資源少，適于大容量C-RAN場(chǎng)景[5]。應(yīng)用時(shí)，它需配置相應(yīng)的大容量基帶板。

遠(yuǎn)端匯聚方式結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示。

圖6 遠(yuǎn)端匯聚方案結(jié)構(gòu)示意圖

3.4 傳輸解決方案對(duì)比分析

對(duì)各種傳輸解決方案的優(yōu)劣勢(shì)進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)合C-RAN現(xiàn)場(chǎng)光纖資源情況，建議采用相應(yīng)的C-RAN傳輸解決方案，具體如表3所示。

3.5 傳輸備份要求

C-RAN機(jī)房集中了大量BBU，管理的RRU數(shù)量多，覆蓋范圍廣，對(duì)傳輸?shù)目煽啃砸蟾撸貏e是接入網(wǎng)的主干和回程網(wǎng)的傳輸可靠性要求高，需要做好相應(yīng)的傳輸備份要求。對(duì)于回程網(wǎng)，通常PTN設(shè)備需要支持雙主控、雙電源，避免單點(diǎn)故障；對(duì)于業(yè)務(wù)量大、重要性高的C-RAN機(jī)房，可以配置2套PTN設(shè)備接入到不同的傳輸系統(tǒng)，提高安全性和可靠性[6]；對(duì)于彩光直驅(qū)方案及遠(yuǎn)端匯聚方案，為確保可靠性，其接入網(wǎng)主干傳輸需考慮備份。同時(shí)，C-RAN機(jī)房傳輸網(wǎng)還需要考慮后續(xù)擴(kuò)容，考慮預(yù)留接入設(shè)備的端口、帶寬等[7-8]。

3.6 C-RAN帶寬配置要求

C-RAN組網(wǎng)下的傳輸帶寬計(jì)算方式與傳統(tǒng)宏站類(lèi)似。根據(jù)TD-LTE站點(diǎn)的場(chǎng)景及配置不同，對(duì)傳輸帶寬的要求也不同。隨著技術(shù)的進(jìn)步，特別是數(shù)據(jù)壓縮算法的進(jìn)步，對(duì)傳輸帶寬的要求將降低。

表3 傳輸解決方案對(duì)比分析

C-RAN站點(diǎn)總帶寬計(jì)算公式為[9]：

例如：某C-RAN涉及4站點(diǎn)集中，站型分別為S111、S222、S11和S22。初期規(guī)劃時(shí)，平均傳輸帶寬為：S111為 60 MHz、S222為 120 MHz、S11為 40 MHz、S22為80 MHz，其中S222為最大載波需求站點(diǎn)，峰值帶寬為660 MHz。這四個(gè)站點(diǎn)組成C-RAN的總帶寬要求為：60 MHz+660 MHz+40 MHz+80 MHz=840 MHz。

4 結(jié) 論

C-RAN傳輸方案的規(guī)劃設(shè)計(jì)原則基于現(xiàn)網(wǎng)光纖資源的實(shí)際情況及當(dāng)前光纖傳輸技術(shù)等進(jìn)行綜合考慮，主要包括現(xiàn)網(wǎng)纖芯數(shù)量、降低光模塊成本、節(jié)約光纖使用、減少敷設(shè)成本、提升效率、降低風(fēng)險(xiǎn)、保障傳輸鏈路可靠性等方面，在更好地推動(dòng)C-RAN組網(wǎng)模式建設(shè)的同時(shí)，降本增效，促進(jìn)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，提升網(wǎng)絡(luò)性能。5G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)致力于帶來(lái)高峰值速率的用戶(hù)極致體驗(yàn)，具有高頻譜效率、大容量等特點(diǎn)，主要基于3D-MIMO技術(shù)及5G大帶寬的應(yīng)用。5G網(wǎng)絡(luò)的高速率、大容量必然帶來(lái)吞吐量的大幅度提升，帶來(lái)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)，對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)提出了更高要求，推動(dòng)著傳輸技術(shù)的不斷進(jìn)步。單芯雙向、彩光直驅(qū)、遠(yuǎn)端匯聚等先進(jìn)方案的應(yīng)用，將得到進(jìn)一步提升，促進(jìn)C-RAN組網(wǎng)模式在5G網(wǎng)絡(luò)中大規(guī)模應(yīng)用。5G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)將采用高速率光模塊，其對(duì)傳輸距離提出了更高要求。為了TD-LTE的C-RAN未來(lái)演進(jìn)，在C-RAN傳輸設(shè)計(jì)時(shí)，還需做好光纖資源的擴(kuò)容及光纖拉遠(yuǎn)距離規(guī)劃，為5G大規(guī)模應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。